一种煤制合成氨、甲醇的碳排放核算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种煤制合成氨、甲醇的碳排放核算方法及系统，其中，所述煤制合成氨、甲醇的过程包括原料碳转变为CO和H

【技术实现步骤摘要】
一种煤制合成氨、甲醇的碳排放核算方法及系统
本专利技术涉及碳排放核算
，具体涉及一种煤制合成氨、甲醇的碳排放核算方法及系统。
技术介绍
随着全球气候变暖，二氧化碳等温室气体排放已经引起人们的广泛关注，而煤化工行业是温室气体高排放的重点行业。针对重点行业，国家也公布了一系列碳排放核算方法及排放基准。但是，国家公布的核算方法是针对企业整体，对于企业内部各个环节的碳排放缺少系统的核算方法，而随着工业的快速发展，一家企业通常会包含多条生产链，此时再按照国标计算会存在较大的误差，造成碳排放的不平衡。例如，煤制合成氨企业，目前，煤制合成氨、甲醇的装置主要有：单纯合成氨装置、单纯甲醇装置；合成氨、甲醇联合装置；有外送H2、CO、(CO+H2)的合成氨、甲醇装置。合成氨、甲醇碳排放核算采用的国家标准是《温室气体排放核算与报告要求第10部分：化工生产企业》(GB/T32151.10-2015)，该标准是采用能耗分摊法计算企业的碳排放，该方法是针对企业的整体碳排放进行计算，无法体现出在不同生产模式下其合成氨、甲醇的碳排放的区别。而在不同的生产模式下，合成氨、甲醇的碳排放存在很大的不同，单纯的合成氨、甲醇生产装置碳排放是最高的，有下游化工产品的企业，其合成氨、甲醇的碳排放随着下游产品消耗的原料气H2、CO、(CO+H2)数量的不同而不同，即下游产品消耗的原料气H2、CO、(CO+H2)数量越多，其合成氨、甲醇的碳排放强度越低。这就表示，要想降低企业的碳排放，就要延长产品链条。因此，为了生产出附加值更高的产品以提高企业盈利，也为了降低企业的碳排放，单纯的合成氨、甲醇装置越来越少，而随之发展起来的是产品链条的延长和产品的多元化。即要从合成氨、甲醇装置的气化平台产生的H2、CO和(CO+H2)等气体分离出一部分去生产其它化工产品，诸如己二酸、乙二醇、丁辛醇等。目前，无论是企业还是相关机构，基本都是按照能耗分摊的方式核算碳排放，这种方法并未考虑不同生产模式下各工序的碳排放的差别，因此，按照此方法核算的碳排放量存在误差，无法达到国家标准中提出的碳质量平衡的要求；对于多元化发展的合成氨、甲醇企业，其下游的一些化工产品的碳排放缺乏具体准确的计算办法，导致多元化发展的企业碳排放核算的误差更大，有时核算出的碳排放量甚至超过了煤炭中的含碳量所产生的碳排放；不同生产模式的企业其合成氨、甲醇的碳排放数值存在上倍的差别，不利于国家下一步制定合成氨、甲醇碳排放基准值。研究煤制合成氨、甲醇的生产工艺的各环节，发现能耗分摊法计算碳排放的误差主要主要源于H2的碳排放误差，因为生产过程中，存在两种不同来源的H2，一种是气化反应产生的H2，一种是CO的变换反应产生的H2，而变换反应产生的H2的碳排放大约是气化H2的两倍左右。实际生产中这两种不同的H2是混合在一起去生产合成氨、甲醇。而不同生产模式下，气化H2和变换H2的比例是不同的，那么所生产出来的合成氨、甲醇的碳排放也是不同的。因此，CO变换H2的部分占CO总量的比例(变化率)直接影响到氢气的碳排放因子的大小继而影响合成氨、甲醇的碳排放强度，能耗分摊法无法体现出变化率的影响，导致按此方法核算的碳排放强度存在较大的误差。因此，找出合成氨、甲醇碳排放与变换率的关系，对于正确计算合成氨、甲醇生产过程碳排放具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中的不足与缺陷，本专利技术提供一种煤制合成氨、甲醇的核算方法及系统，用于解决有外送H2、CO及(CO+H2)合成气的合成氨、甲醇装置的碳排放核算误差较大的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种煤制合成氨、甲醇的碳排放核算方法及系统，所述煤制合成氨、甲醇的过程包括原料碳转变为CO和H2的气化反应、CO转变为H2的变换反应、氨合成反应及甲醇合成反应，所述碳排放核算方法至少包括以下步骤：收集碳排放核算所需的活动水平数据；依据所述活动水平数据分别计算H2、CO及(CO+H2)合成气三种气体的碳排放因子；依据所述H2、CO及(CO+H2)合成气三种气体的碳排放因子以及消耗电力、热力计算碳排放总量。于本专利技术的一实施例中，所述的活动水平数据包括：原料煤消耗量；原料煤的碳含量；合成气中的成分分析数据；外送H2、CO及(CO+H2)合成气的气体数量；每吨合成氨、甲醇消耗的气体数量；电力和热力消耗数据；及合成氨、甲醇产量。于本专利技术的一实施例中，所述活动水平数据通过企业的生产记录、生产月报资料获得。于本专利技术的一实施例中，所述H2的碳排放因子为所述气化反应中H2碳排放因子与所述变换反应中H2碳排放因子的加权平均数。于本专利技术的一实施例中，计算所述H2、CO及(CO+H2)合成气三种气体的碳排放因子包括：依据所述气化反应及碳质量平衡法计算(CO+H2)合成气的碳排放因子；根据所述(CO+H2)合成气的碳排放因子计算H2、CO在气化工序中分摊的碳排放因子；依据所述变换反应计算变换工序中H2的碳排放因子；将气化工序中H2的碳排放因子和变换工序中H2的碳排放因子进行加权平均后得出H2的碳排放因子。于本专利技术的一实施例中，所述H2、CO及(CO+H2)合成气碳排放因子通过以下公式计算得出：EF(CO+H2)＝(m1×ε-m2)×44÷12；EFH2变换＝EFCO+1.9643；式中，EF(CO+H2)表示(CO+H2)合成气的碳排放因子，单位为tCO2/KNm3；m1表示生成单位合成气体消耗碳的数量；ε表示碳的转化率；m2表示单位合成气体中的碳含量；EFCO表示CO的碳排放因子；KCO表示CO的分摊系数；A表示合成气中CO含量；EFH2气化表示气化工序中H2的碳排放因子；KH2表示H2的分摊系数；B表示合成气中H2含量；EFH2变换表示变换工序中H2的碳排放因子；EFH2平均表示H2在气化过程和变换过程中碳排放因子的加权平均数；V气化表示气化合成气中H2的数量，单位是KNm3；V变换表示通过CO变换得到的H2的数量，单位是KNm3。于本专利技术的一实施例中，所述碳排放总量包括合成氨、甲醇消耗原料产生的碳排放量、电力产生的碳排放量及热力产生的碳排放量。于本专利技术的一实施例中，计算消耗电力产生的碳排放量时合成氨与甲醇的分摊比例为合成氨∶甲醇＝1∶0.8。于本专利技术的一实施例中，计算消耗热力产生的碳排放量时合成氨与甲醇的分摊比例为合成氨∶甲醇＝1∶1.06。本专利技术的第二个方面是提供一种碳排放核算方法的核算系统，包括：输入单元，用于输入碳排放核算所需的活动水平数据；核算单元，依据所述输入单元输入的碳排放核算所需的活动水平数据计算各环节的碳排放量，所述核算单元的计算模型依据本专利技术的碳排放核算方法得出；及输出单元，将所述核算单元的计算结果输出。如上所述，本专利技术利用H2、CO及(CO+H2)合成气的碳排放因子计算得出的合成氨、甲醇的碳排放数据相较于能耗分摊法更加准确，因为能耗分摊时，H2、CO的能耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤制合成氨、甲醇的碳排放核算方法，所述煤制合成氨、甲醇的过程包括原料碳转变为CO和H

【技术特征摘要】
1.一种煤制合成氨、甲醇的碳排放核算方法，所述煤制合成氨、甲醇的过程包括原料碳转变为CO和H2的气化反应、CO转变为H2的变换反应、氨合成反应及甲醇合成反应，其特征在于，所述碳排放核算方法包括以下步骤：
收集碳排放核算所需的活动水平数据；
依据所述活动水平数据分别计算H2、CO及CO+H2合成气三种气体的碳排放因子；
按照所述H2、CO及CO+H2合成气三种气体的碳排放因子以及消耗电力、热力计算碳排放总量。


2.根据权利要求1所述的碳排放核算方法，其特征在于，所述的活动水平数据包括：原料煤消耗量；原料煤的碳含量；合成气中的成分分析数据；外送H2、CO及CO+H2合成气的气体数量；每吨合成氨、甲醇消耗的气体数量；电力和热力消耗数据；及合成氨、甲醇产量。


3.根据权利要求1所述的碳排放核算方法，其特征在于，所述活动水平数据通过企业的生产记录、生产月报资料获得。


4.根据权利要求1所述的碳排放核算方法，其特征在于，所述H2的碳排放因子为所述气化反应中H2碳排放因子与所述变换反应中H2碳排放因子的加权平均数。


5.根据权利要求4所述的碳排放核算方法，其特征在于，计算所述H2、CO及CO+H2合成气三种气体的碳排放因子包括：
依据所述气化反应及碳质量平衡法计算CO+H2合成气的碳排放因子；
根据所述CO+H2合成气的碳排放因子计算H2、CO在气化工序中分摊的碳排放因子；
依据所述变换反应计算变换工序中H2的碳排放因子；
将气化工序中H2的碳排放因子和变换工序中H2的碳排放因子进行加权平均后得出H2的碳排放因子。


6.根据权利要求5所述的碳排放核算方法，其特征在于，所述H2、CO及CO+H2合成气的碳排放因子通过以下公式计...

【专利技术属性】
技术研发人员：许立和，许哲，
申请(专利权)人：许立和，许哲，
类型：发明
国别省市：山东;37